范志东，刘桐桐
中国核电工程有限公司郑州分公司，河南 郑州 450052
摘要：为促进我国核能绿色发展，并基于建设环境友好型核燃料元件生产线的目标，解决常规废水处理工艺路线存在工艺设备台套数多、工艺管线繁冗、外排废水含铀量高等不足，开展放射性废水除铀工艺研究及优化。
关键词：放射性 废水 除铀 工艺
Process research on radioactive waste water for uranium removal
Abstract: To promote green development for domestic nuclear, in addition, based on the target of constructing an environmental friendly nuclear fuel element production line, conventional process research on radioactive waste water for uranium removal is full of too many manufacturing equipment, complicated process lines, discharge waste water with high content of uranium, the process research and design on radioactive waste water for uranium deeply removal is developed.
Key words: radioactive, waste water, uranium removal, process
一、概述
为促进我国核能绿色发展，并基于建设环境友好型核燃料元件生产线的目标，燃料元件厂对含铀废水排放指标提出了更高标准和要求，废水处理工艺流程设计和关键工艺设备选型面临很大挑战。常规核燃料元件生产线生产过程中产生大量的含铀含盐废水，包括不含氟酸性废液、不含氟碱性废液、高浓酸性废液、高浓碱性废液、含有机相酸性废液、含有机相碱性废液等十余类废水。针对常规废水处理工艺路线存在工艺设备台套数多、工艺管线繁冗、外排废水含铀量高等不足，亟需开展废水除铀工艺流程设计及优化研究。
针对新时期严苛的废水排放指标及常规废水处理工艺路线的不足，亟需开展以下内容研究：废水除铀的工艺技术实现，回收并充分利用废水中的铀资源，实现含铀废水的有效减排和合理处置；优化废水分类收集系统、处理设备设置，解决工艺废水分类庞杂、设备台套数多、操作过程复杂等不足；主要针对含铀废水预处理工艺及除铀处理工艺展开研究。
二、除铀工艺研究
根据常规含铀废水处理经验，主要采用铵盐沉淀、离子交换及硅胶吸附等工艺处理方法，相应的处理废水源项及效果如下：
表1 常规废水处理工艺对比表
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由上表可知，采用上述常规处理方法[1]，处理后的废水中放射性指标无法满足《污水综合排放标准》的总α的排放要求。为实现废水中铀资源回收以及废水铀浓度达标排放，开展广泛调研，相关废水处理新方法包括：离子交换技术、压力驱动膜分离技术、电位差驱动膜分离技术、蒸发浓缩技术[1] [2]等。
根据含铀废水性质重新划分为不含氟酸性废水、不含氟碱性废水、含氟酸性废水、含有机相废水四大类，分类收集后进入各自的化学沉淀处理系统，化学沉淀工艺在燃料元件厂已有成熟应用。
废水中含有有机物、铀和其他离子，由于废水中所含的有机物会影响树脂对铀的吸附，所以在废水进入除铀树脂之前要对有机物加以去除。可采用树脂吸附、超级氧化装置或电解催化装置对含铀废水中的有机物进行吸附或氧化降解以达到去除的目的。
此外，虽然废水中还含有其它阴阳离子，但因铀的络合态离子价态较高，同时铀及络合态离子被吸附的优先级高，废水中的铀离子及其络合态离子可被树脂吸附处理。废水处理工艺采用改进的离子交换技术，树脂选用均粒大孔型，采用浮动床通水设计可以保证处理量，为保证处理精度采用两种树脂塔多级串联模式。
结合废水铀含量、共存杂质离子成分及成本投入，采用化学沉淀法预处理+有机相去除+阴离子树脂+阳离子树脂交换法开展废水处理新工艺研究。针对树脂交换法除铀工艺，开展试验比选有机相去除效果佳的工艺及不同类型的阴、阳离子交换树脂。并完成试验装置搭建及试验运行，含铀废水经多级除铀树脂处理后铀含量达到预定目标。
三、总结
经试验验证，含铀废水经铵盐沉淀、有机相去除、多级除铀树脂处理后铀含量可达到预定目标。
基于研制线工艺路线，并以科研试验为指导，完成废水处理线主工艺流程优化设计，使工艺流程图中物料之间的走向更加合理，优化工艺流程图中的自控仪表的设置；完成废水处理线工艺平面布置，优化了物料的转运路径，使各工序之间、箱室之间的物流走向更加顺畅。
完成设备选型的优化，根据批次废水产生量、分类收集量及处理量，结合现场工作人员的实际操作经验反馈，对设备的台套数、尺寸、型号进行了优化，大幅降低工艺设备的投资费用及后期维护费用，提升设备操作便捷性。
参 考 文 献
[1] 王俊峰.放射性废物处理与处置.北京：中国原子能出版社，2011.
[2] 何桂恒，李兴亮，李首建，等.无离子交换材料在放射性废水处理的应用[J].辐射防护通讯，2008,28（6）.